供配电技术及设备课件：用电负荷计算

用电负荷计算方法供配电技术及设备点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本目录第三节

短路电流计算第二节

三相设备的用电负荷

用电负荷的计算第一节

工厂电力负荷及负荷曲线用电负荷的计算方法点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本第一节

工厂电力负荷及负荷曲线负荷曲线电力负荷典型工厂电力负荷及分类用电负荷的计算方法点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本电力负荷在电力系统中，电力负荷通常指用电设备或用电单位，也可指用电设备或用电单位所消耗的功率或电流，称为用电量。

1.电力负荷的分类

（1）连续工作制（2）短时工作制

（3）断续周期工作制工作特征通常用“负荷持续率”或称为“暂载率”表示。负荷持续率为一个工作周期内的工作时间与整个工作周期的百分比值。即ε%=t/(t+t0)×100%=t/T×100%式中，T-工作周期；

t-工作时间；

t0-停歇时间如起重设备的标准暂载率一般有15%、25%、40%、60%等；电焊机的标准暂载率一般有50%、65%、75%、100%等。第一节

工厂电力负荷及负荷曲线点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本电力负荷

2.电力负荷的分级机对供电电源的要求（1）一级负荷一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者，或中断供电将在政治、经济上造成重大损失者，如重大设备损坏，大量产品报废，用重要原料生产的产品大量报废，国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。（2）二级负荷二级负荷为中断供电将在政治经济上造成，较大损失，者如主要设备损坏大量产品报废，连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复重点企业大量减产等。二级负荷也属于重要的负荷，要求两回电路供电，供电变压器通常也采用两台。（3）三级负荷三级负荷为一般电力负荷，所有不属于一，二级负荷者均属三级负荷。第一节

工厂电力负荷及负荷曲线点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本负荷曲线

1.负荷曲线的绘制负荷曲线通常绘制在直角坐标上，纵坐标表示负荷大小（有功功率tw或无功功率Kvar）,横坐标表示对应的时间，一般以小时为单位。负荷曲线中应用较多的为年负荷曲线，通常根据典型的冬日和夏日负荷曲线来绘制反映全年负荷变动与对应的负荷持续时间的关系，全年一般按8760个小时计算，因此，这种曲线称为年负荷持续时间曲线。年负荷持续时间曲线见图2-1所示。第一节

工厂电力负荷及负荷曲线图2-1年负荷持续时间曲线a)夏日负荷曲线

b)冬日负荷曲线

c)年负荷持续时间曲线点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本负荷曲线图2-2所示是一班制工厂的日有功负荷曲线，为便于计算，负荷曲线多绘成梯形，横坐标一般按半小时分格，可以确定“半小时最大负荷”。第一节

工厂电力负荷及负荷曲线

图2-2日有功负荷曲线

a)用数据点连成的平滑负荷曲线

b)用数据点连成的梯形负荷曲线点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本负荷曲线

2.关于负荷的几个名词（1）年最大负荷年最大负荷用Pmax表示，年最大负荷也成为半小时最大负荷，用P30表示。

（2）年最大负荷利用小时年最大负荷利用小时用Tmax表示，指负荷以年最大负荷持续运行一段时间后,消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能Wa。这段时间就是年最大负荷利用小时Tmax,（3）平均负荷平均负荷用Pav表示，指电力负荷在一定时间内平均消耗的功率，如在t这段时间内消耗的电能为wt,则t时间内的平均负荷为Pav=wt/t（4）负荷系数Kl负荷系数用Kl表示，指平均负荷与年最大负荷的比值，即Kl=Pav/Pmax负荷系数又称负荷率或负荷填充系数，用来表征负荷曲线不平坦的程度。α表示有功负荷系数，β表示无功负荷系数。一般工厂α取0.7～0.75，β取0.76～0.82。第一节

工厂电力负荷及负荷曲线点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本负荷曲线另一种年每日最大负荷曲线，按全年每日的最大负荷绘制，通常取每日最大负荷的半小时平均值，横坐标依次以全年12个月的日期来分格，如图2-3所示。第一节

工厂电力负荷及负荷曲线图2-3年每日最大负荷曲线图2-4最大负荷和年最大负荷利用时间图2-5年平均负荷

（5）平均负荷指电力负荷在一定时间内平均消耗的功率，即

Pav=Wt÷t其中Wt表示时间t内消耗的电能量。最大负荷和年最大负荷利用时间见图2-4所示，年平均负荷见图2-5所示。点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本典型工厂电力负荷及分类1.生产加工机械的拖动设备生产加工机械的拖动设备是主要用电设备，是工厂电力负荷的主要组成部分，包括机床设备和起重运输设备两种。起重运输设备朱勇用于工厂中起吊和搬运物料、运输客货，常见有起重机、输送机、电梯及自动扶梯。另外，空压机、通风机、水泵等也是工厂常用的辅助动力设备，由异步电动机供给动力，属于长期连续工作方式，设备容量可以从几千瓦到几十千瓦，单台设备的功率因数在0.8以上。第一节

工厂电力负荷及负荷曲线点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本典型工厂电力负荷及分类2.电焊设备常见的电焊机有电弧焊机类和电阻焊剂类。电焊机的工作特点如下：（1）工作方式有一定的同期性，工作时间和停歇时间相互交替。（2）功率较大，380V单台电焊机功率可达400KVA，三相电焊机功率最大的可超过1000kVA。（3）功率因数不高，电弧焊机功率因数一般为0.3～0.35，电阻焊机的功率因数为0.4～0.85.（4）一般电焊机的配置不稳定，经常移动。第一节

工厂电力负荷及负荷曲线点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本典型工厂电力负荷及分类3.电镀设备电镀的作用是防止腐蚀，增加美观，提高零件的耐磨性或导电性等，如镀铜、镀铬。电镀设备的工作具有如下特点：（1）带负荷长期连续工作。（2）供电采用直流电源，需要大功率晶闸管整流设备。（3）容量较大，功率从几十千瓦到几百千瓦，功率因数较低，一般为0.4～0.62。第一节

工厂电力负荷及负荷曲线点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本典型工厂电力负荷及分类4.电热设备按加热原理和工作特点可分为电阻加热炉、电弧炉、感应炉和其他电热设备。其中，电阻加热炉主要用于各种零件的热处理，如用于正火、回火等；电弧炉主要用于矿石熔炼、金属熔炼，感应炉主要用于熔炼和金属材料热处理。其他加热设备，包括红外线加热设备、微波加热设备和等离子加热设备等。电热设备的工作具有如下特点：（1）长期连续工作方式。（2）电力装置一般需要二级或三级负荷。（3）功率因数都较高，小型的电阻电热设备可接近1或达到1。第一节

工厂电力负荷及负荷曲线点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本典型工厂电力负荷及分类5.照明设备照明设备的工作具有如下特点：（1）长期连续工作方式。（2）除白炽灯、卤钨灯的功率因数为1外，其他类型的灯具功率因数均较低。（3）照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。（4）照明负荷在工厂总负荷中所占比例较低，通常在10%左右。第一节

工厂电力负荷及负荷曲线点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本典型工厂电力负荷及分类6.工厂用电负荷的分类在中小型机械类工厂中，常用重要电力负荷的级别分类如表2-1所示。第一节

工厂电力负荷及负荷曲线表2-1中小型机械类工厂中常用重要电力负荷的级别分类序号车间用电设备负荷级别1金属加工车间价格较高、作用重大，大型数控机床、加工中心一级价格较高、作用大，数量多的数控机床二级2铸造车间冲天炉鼓风机、30ｔ及以上的浇铸起重机二级3热处理车间井式炉用淬火起重机、井式炉油槽抽油泵二级4锻压车间锻造专用起重机、水压机、高压水泵、油压机二级5电镀车间大型电镀用整流设备、自动流水作业生产线二级6模具成型车间隧道窑鼓风机、卷扬机二级7层压制品车间压塑料机及供热锅炉二级8线缆车间冷却水泵、鼓风机、润滑泵、高压水泵、水压机、真空泵、液压泵、收线用电设备、漆泵电加热设备二级9空压站单台60m3/min以上空压机二级有高位油箱的离心式压缩机、润滑油泵二级离心式压缩机润滑油泵一级点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本第2节

三相设备的用电负荷用电设备组容量的确定设备容量的确定用电负荷的计算方法点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本设备容量的确定1.需要系数法根据实际的工作状况，一个用电设备组中的设备并不一定同时工作，工作设备也不一定都工作在额定状态下，再考虑到线路损耗、用电设备本身的损耗等，设备或设备组的计算负荷是用电设备组的总容量乘以一个小于1的系数，称为需要系数法，用Kd表示。需要系数法的基本公式：

P30=KdPePe=ΣPei式中，Kd-需要系数；

Pe-设备容量，为用电设备组所有设备容量之和；

Pei-每组用电设备的设备容量第2节

三相设备的用电负荷点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本设备容量的确定

第2节

三相设备的用电负荷点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本设备容量的确定

（2）多组用电设备的计算负荷。

在确定多组用电设备的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不会同时出现的因素，计入一个同时系数KΣ,该系数取值见表2-2所示。第2节

三相设备的用电负荷表2-2同时系数KΣ应用范围

同时系数KΣ确定车间变电所低压线最大负荷冷加工车间热加工车间动力站

0.7～0.80.7～0.90.8～1.0确定车间变电所低压线最大负荷负荷小于5000kW计算负荷为5000kW-10000kW计算负荷大于10000kW

0.9～1.00.850.8点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本设备容量的确定

第2节

三相设备的用电负荷点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本设备容量的确定

2.二项式系数法

在计算设备台数不多，而且各台设备容量相差较大的车间干线和配电箱的计算负荷时宜采用二项式系数法。基本公式为：

P30=bPe+cPx

式中，b、c-二项式系数，根据设备名称、类型、台数；

bPe-用电设备组的平均负荷，

Pe-用电设备组的设备总容量；

Px-用电设备中x台容量最大的设备容量之和；

cPx-用电设备中x台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷。其余的计算负荷Q30、S30和I30的计算公式与前述需要系数法相同。第2节

三相设备的用电负荷点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本设备容量的确定

2.二项式系数法(续）先求出每组用电设备的计算负荷P30i、Q30i，总的有功计算负荷为：

P30=Σ（bPe）i+（cPx）max总的无功计算负荷为：

Q30=Σ(bPetanφ）i+(bPx）maxtanφmax

式中，（cPx）max─各组cPx中最大的一组附加负荷；

tanφmax─最大附加负荷（cPx）max的设备组的tanφ。求出P30、Q30后，再求出S30和I30。第2节

三相设备的用电负荷点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本设备容量的确定

3．计算简单的三相设备负荷

例2-1某车间的380V线路，接有金属切削机床电动机20台共50kW，其中较大容量电动机有7.5kW2台，4kW2台，2.2kW8台；另接通通风机2台共2.4kW；电炉1台2kW。假设同时系数为0.9，求计算负荷。第2节

三相设备的用电负荷点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本设备容量的确定解：①冷加工电动机。查附表1，取Kd1=0.2，cosφ1=0.5，tanφ1=1.73，则P30.1=Kd1Pel=0.2×50kW＝10kW

Q30.1=P30.1tanφ1=10kW×1.73=17.3kvar②通风机。查附表1，取Kd2=0.8，cosφ2=0.8，tanφ2=0.75，则

P30.2=Kd2Pe2=0.8×2.4kW=1.92kWQ30.2=P30.2tanφ2=1.92kW×0.75=1.44kvar

③电阻炉。查附表1，取Kd3=0.7，cosφ3=0.7，cosφ3=1.0，tanφ3=0，则P30.3=Kd3Pe3=0.7×2kW=1.4kWQ30.3=0

④总的计算负荷。

P30=KΣΣP30.i=0.9×（10+1.92+1.4）kW=12kWQ30=KΣΣQ30.i=0.9×（1.73+1.44+0）kvar=16.9kvar=20.73kVA计算负荷。第2节

三相设备的用电负荷点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本设备容量的确定例2-2用二项式法计算例2-1的车间金属切削机床组的计算负荷。解：查附表1，取二项式系数b=0.14，c=0.4，x=5，cosφ=0.5，tan=1.73，则

Px=P5=10.5×4+7.5×1=49.5kW根据式（4-21）、式（4-14）、式（4-15）、式（4-16）有：

P30=bPe+cPx=0.14×142+0.4×49.5=39.7kW

Q30=39.7×1.73=68.7kvar

第2节

三相设备的用电负荷

点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本设备容量的确定例2-3试用二项式法计算例2-3中的计算负荷。解：先分别求出各组的平均功率bPe和附加负荷cPx。①金属切削机车电动机组。查附表1，取b=0.14，c=0.4，x=5，cosφ=0.5，tanφ=1.73，则（bPe）1=0.14×50kW=7kW

（cPx）1=0.4×（7.5kW×2+4kW×2+2.2kW×1）=10.08kW②通风机组。查附表1，取b=0.65，c=0.25，x=2，cosφ=0.8，tanφ=0.75，则（bPe）2=0.65×2.4kW=1.56kW

（cPx）2=0.25×2.4=0.6kW③电阻炉。查附表1，取b=0.7，c=0，x=1，cosφ=1，tanφ=0，则（bPe）3=0.7×2kW=1.4kW

（cPx）3=0

第2节

三相设备的用电负荷

点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本设备容量的确定例2-3试用二项式法计算例2-3中的计算负荷（续）。显然，三组用电设备中，第一组的附加负荷（cPx）1最大，因此总的计算负荷为：

P30=Σ（bPe）i+（cPx）1=（7+1.56+1.4）kW+10.08kW=20.04kWQ30=Σ（bPetanφ）i+（cPx）1tanφ1=（7kW×1.73+1.56kW×0.75+0）=10.08kW×1.73=30.72kvar

任务2确定三相设备的用电负荷

=36.8kA点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本设备容量的确定4.单相设备负荷计算单相设备接于三相线路中，应尽可能地均衡分配，使三相负荷尽可能平衡。如果均衡分配后，三相线路中剩余的单相设备总容量不超过三相设备总容量的15%，可将单相设备总容量视为三相负荷平衡进行负荷计算。如果超过15%，则应先将这部分单相设备容量换算为等效三相设备容量，再进行负荷计算。（1）单相设备接入相电压时等效三相设备容量Pe按最大负荷相所接的单相设备容量Pemφ的3倍计算，即

Pe=3Pemφ

第2节

三相设备的用电负荷

点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本设备容量的确定4.单相设备负荷计算（2）单相设备接入线电压时容量为Peφ的单相设备接于线电压时，其等效三相设备容量Pe为：

（3）单相设备分别接在线电压和相电压时先将接在线电压上的单相设备容量换算为接于相电压上的单相设备容量，然后分相计算各项的设备容量和计算负荷，总的等效三相有功计算负荷就是最大有功计算负荷相的有功计算负荷的3倍，总的等效三相无功计算负荷就是对应最大有功负荷上的无功计算负荷的3倍，最后再按公式计算出S30、I30。比较几种负荷计算的特点第2节

三相设备的用电负荷

点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本第3节

短路电流计算短路参数短路故障用电负荷的计算方法无限大容量电源供电系统短路电流计算短路的效应及危害点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本短路故障1.短路的原因短路故障是指运行中的电力系统或工厂供配电系统的相与相、相与地之间发生的金属性非正常连接。短路产生的原因主要是系统中带电部分的电气绝缘出现破坏，而引起这种破坏的原因有过电压、雷击、绝缘材料的老化以及运行人员的误操作和施工机械的破坏、鸟害、鼠害等，也有可能是操作人员没有按照规范操作，将较低的电压设备误接到较高的电压电路中。第3节

短路电流计算点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本短路故障2.短路的后果（1）短路电流要产生很大的电动力和很高的温度，使故障元件和短路电路中的其他元件损坏。很大的电动力可能造成电路接头的损坏。（2）短路电路中的电压要骤然降低，严重影响其中电气设备的正常运行。（3）短路时保护装置动作会造成停电，而且越靠近电源，停电的范围越大，造成的损失也越大。（4）严重短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列。（5）不对称短路包括单相短路和两相短路，其短路电流将产生较强的不平衡交变磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。由于短路的后果十分严重，因此必须尽力设法消除可能引起短路的因素，并进行短路电流的计算，以便正确地选择和可靠地保护电气设备。第3节

短路电流计算点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本短路故障3.短路故障的种类在电力系统中，短路故障对电力系统的危害最大，按照短路的情况不同，短路的类型可分为四种。表2-3所示为各种短路的符号和特点。第3节

短路电流计算表2-3短路种类、表示符号、性质及特点点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本短路参数1.短路计算的目的和短路参数

短路计算的目的是正确选择和校验电气设备，准确地整定供配电系统的保护装置，避免在短路电流作用下损坏电气设备，保证供配电系统中出现短路时，保护装置能可靠动作。图2-6所示是无限大容量系统发生三相短路前后电流、电压的变动曲线，由图可看出，短路电流在到达稳定值之前，要经过一个暂态过程即短路瞬变过程。这一暂态过程是因为短路电流含有感抗，电路中的电流不会发生突变，电路电流存在有非周期分量而形成。在此期间，短路电流由两部分构成，即短路电流周期分量ip和短路电流非周期分量inp。非周期电流衰减完毕后，一般经过t≈0.2s，短路电流达到稳定状态。第3节

短路电流计算点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本短路参数根据需要，短路计算的任务通常需计算出下列短路参数：

图2-6最严重情况时短路全电流的波形曲线图I´´─短路后第一个周期的短路电流周期分量的有效值，称为次暂态短路电流有效值，作为继电保护的整定计算和校验断路器的额定断流容量。采用电力系统在最大运行方式时，继电保护安装处发生短路时的次暂态短路电流来计算保护装置的整定值。第3节

短路电流计算点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本短路参数ish─短路后经过半个周期时的短路电流峰值，是整个短路过程中的最大瞬时电流。这一最大瞬时短路电流称为短路冲击电流。ish为三相短路冲击电流峰值，用来校验电器和母线的动稳定度。Ish─三相短路冲击电流有效值，短路后第一个周期的短路电流的有效值。用来校验电器和母线的动稳定度。

对于高压电路的短路：

ish=2.55I´´；Ish=1.51I´´

对于低压电路的短路：

ish=1.84I´´；Ish=1.09I´´Ik─三相短路电流稳态有效值，用来校验电器和载流导体的热稳定度。Sk´´─次暂态三相短路容量，用来校验断路器的断流容量和判断母线短路容量是否超过规定值，也作为选择限流电抗器的依据。第3节

短路电流计算点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本短路参数

2.短路计算方法简介短路计算的方法常用有有名值法、标幺值法、短路容量法等三种，当供配电系统中某处发生短路时，其中一部分阻抗短接，网路阻抗发生变化，所以短路电流计算时，应先对各电气设备的电阻或电抗参数计算。如果各种电气设备的电阻和电抗及其他电气参数用有名值，也就是有单位的值表示，称为有名值法；如果各种电气设备的电阻和电抗及其他电气参数用相对值表示，称为标幺值法；如果各种电气设备的电阻、电抗及其他电气参数，用短路容量表示，称为短路容量法。在低压系统中，短路电流计算通常用有名值法，比较简单；在高压系统中，通常用标幺值法或短路容量法计算。这是由于高压系统中存在多级变压器耦合，如果用有名值法，当短路点不同时，同一元件所表现的阻抗值就不同，必须对不同电压等级中各元件的阻抗值按变压器的变比归算到同一电压等级，短路计算的工作量很大。第3节

短路电流计算点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本无限大容量电源供电系统短路电流计算

1.概述进行短路电流计算，首先要绘出计算电路图，如图2.7所示。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点的选择应使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，如图2.8所示。并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，一般是分子标序号，分母标阻抗值。然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗，最后计算短路电流和短路容量。第3节

短路电流计算点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本无限大容量电源供电系统短路电流计算2.采用欧姆法进行短路计算在无限大容量系统中发生三相短路时，其三相短路电流周期分量有效值可按下式计算：

式中，Uc-短路点的计算电压按我国电压标准，Uc有0.4、0.69、3.15、6.3、10.5、37，…KV等；|ZΣ|、RΣ、XΣ分别为短路电路的总阻抗[模]、总电阻和总电抗值。在高压电路的短路计算中，通常总电抗远比总电阻大，所以一般可只计电抗，不计电阻。在计算低压侧短路时，也只有当短路电路的RΣ>XΣ/3时才需计及电阻。如果不计电阻，则三相短路电流的周期分量有效值为三相短路容量为：

第3节

短路电流计算点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本无限大容量电源供电系统短路电流计算下面再介绍统中各主要元件如电力系统、电力变压器和电力线路的阻抗计算。

（1）电力系统的阻抗电力系统的电阻相对于电抗来说很小，一般不予考虑。电力系统的电抗，可由电力系统变电所高压馈电线出口断路器的断流容量Soc来估算，Soc就看做是电力系统的极限短路容量Sk。因此电力系统的电抗为：

Xs=U²c/Soc式中，UC为高压馈电线的短路计算电压，但为了便于短路总阻抗的计算，免去阻抗换算的麻烦，上式的UC可直接采用短路点的短路计算电压；SOC为系统出口断路器的断流容量，可查有关手册；如只有开断电流IOC数据，则其断流容量为：

式中，UN-额定电压。第3节

短路电流计算点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本无限大容量电源供电系统短路电流计算

（2）电力变压器的阻抗

①变压器的电阻RT。可由变压器的短路损耗△PK近似地计算。因可以得到

式中，UC-短路点的短路计算电压；

SN-变压器的额定容量；△PK-变压器的短路损耗，可查有关手册或产品样本

②变压器的电抗XT。可由变压器的短路电压（也称阻抗电压）百分值UK%近似地计算。

因

可以得到

式中，UK%-变压器的短路电压（阻抗电压UZ%）百分值，可查有关手册。第3节

短路电流计算点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本无限大容量电源供电系统短路电流计算

（3）电力线路的阻抗①线路的电阻RWL。可由导线电缆的单位长度电阻R0值求得，即

RWL=R0l式中，R0-导线电缆单位长度的电阻，可查有关手册；

l-线路长度②线路的电抗XWL。可由导线电缆的单位长度电抗X0值求得，即

XWL=X0l式中，X0-导线电缆单位长度的电抗，可查有关手册；

l-线路长度如果线路的结构数据不详时，X0可按表2-4所示取其电抗平均值。第3节

短路电流计算点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本无限大容量电源供电系统短路电流计算表2-4电力线路每相的单位长度电抗平均值第3节

短路电流计算

35kV及以上

6～10kV220/380V架空线路0.400.350.32电缆线路

0.12

0.080.066

求出短路电路中各元件的阻抗后，就简化短路电路，求出其总阻抗，然后按式（4-48）或式（4-49）计算短路电流周期分量。注意的是，在计算短路电路的阻抗时，假如电路内含有电力变压器，则电路内各元件的阻抗都应统一换算到短路点的短路计算电压去。阻抗等效换算的条件是元件的功率损耗不变，即由△P=U2/R和△Q=U2/X可知，元件的阻抗值与电压平方成正比，因此阻抗换算的公式为：

；式中，R、X和UC-换算前元件的电阻，电抗和元件所在处的短路计算电压；

R′、X′和UC′-换算后元件的电阻，电抗和短路点的短路计算电压。点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本无限大容量电源供电系统短路电流计算第3节

短路电流计算就短路计算中考虑的几个主要元件的阻抗来说，只有电力线路的阻抗有时需要换算，例如，计算抵压侧的短路电流时，高压侧的线路阻抗就需要换算到低电侧。而电力系统和电力变压器的阻抗，由于它们的计算公式中均含有U2C,因此计算阻抗时，公式中UC直接代以短路点的计算电压，就相当于阻抗已经换算到短路点的一侧。点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本无限大容量电源供电系统短路电流计算第3节

短路电流计算例某工厂供电系统如图2-7所示，已知电力系统出口断路器SN10-10II型，计算工厂变电所高压110kV母线k-1点短路和低压380V母线k-2点短路的三相短路电流和短路容量。图2-7例题的短路计算电路点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本无限大容量电源供电系统短路电流计算第3节

短路电流计算1）求k-1点的三相短路电流和短路容量（UC1=10.5kV）①计算短路电路中各元件的电抗及总电抗。电力系统的电抗X1：由附表3查得SN10-10II型断路器的断流容量SOC=500MVA,因此

架空线路的电抗X2：由表2-7,可得X0=0.35Ω/㎞，因此

X2=X0l=0.35（Ω/㎞）×5㎞=1.75Ω绘制k-1点短路的等效电路，如图2-8所示，图上标出各元件的序号（分子）和电抗值（分母），并计算其总阻抗为：

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短路电流计算②计算三相短路电流和短路容量。三相短路电流周期分量有效值为：

三相短路次暂态电流和稳态电流为：

三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值为：

三相短路容量为：

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短路电流计算2）求k-2点的三相短路电流和短路容量（UC2=0.4kV）①计算短路电路中各元件的电抗及总电抗。电力系统的电抗X1′：

架空线路的电抗X2′：

电力变压器的电抗X3：由附表2得UK%=5%，因此

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短路电流计算绘制k-2点短路的等效电路，如图2-8所示，计算总阻抗为：

图2-8例题的短路等效电路图

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短路电流计算绘制k-2点短路的等效电路，如图2-8所示，计算总阻抗为：②计算三相短路电流和短路容量三相短路电流周期分量有效值为：

三相短路次暂态电流和稳态电流为：三相短路冲击电流和稳态电流为：三相短路容量为：工程设计说明书中，往往只列短路计算表，如表2-8所示。表2-8例题的短路计算表

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3.用标幺值法的短路就计算标幺值法，即相对单位制法，因其短路计算中的有关物理量是采用标幺值而得名。任一物理量的标幺值A*d，为该物理量的实际值与所选的标准值Ad的比值，即

按标幺值法进行短路计算时，一般是先选定基准容量Sd和基准电压Ud。基准容量，工程设计中通常取Sd=1000MVA。基准电压，通常取元件所在处的短路计算电压，即Ud=UC。选定了基准容量Sd和基准电压Ud之后，基准电流Id按下式计算：

记住电抗Xd按下式计算：

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（2）电力变压器的电抗标幺值。

（3）电力线路的标幺值。

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短路电流计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值求出以后，即可利用其等效电路图进行电路化简，计算其总电抗标幺值X*。由于各元件电抗均采用相对值，与短路计算点的电压无关，因此无需进行电压换算，这是标幺值法的方便之处。

无限大容量系统三相短路电流周期分量有效值的标幺值按下式计算。

因此可求得三相短路电流周期分量有效值为：

求得后，即可求出等。三相短路容量的计算公式为：

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短路电流计算例2-5用标幺值法计算例2-4所示工厂供电系统中k-1点和k-2点的三短路电流和短路容量。解：1)确定基准值取Sd=100MVA，Uc1=10.5KV，Uc2=0.4KV

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2)计算短路电路中各元件的电抗幺值。①电力系统的电抗标幺值。由附表3查得SOC=500MVA,因此

②架空线路的电抗标幺值。由表4.7查得X0=0.35Ω/㎞，因此

③电力变压器的电抗标幺值。由附表2查得UK%=5%，因此

绘制短路等效电路图如图4-9所示，标出各元件序号和电抗标幺值，并标明短路计算点。

图4-9例4.10的标幺值法短路等效电路图

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短路电流计算

3)计算k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量①总电抗标幺值为：

②三相短路电流周期分量有效值为：

③其他三相短路电流为：

④三相短路容量为：

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短路电流计算4）计算k-2点的短路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量①总电抗标幺值：

②三相短路电流周期分量有效值为;

③其他三相短路电流为：

④三相短